KR100436613B1 - High-speed data sampling system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비교적 느린 회로를 이용하여 비교적 높은 레이트로 아날로그 또는 디지털 데이터 신호를 샘플링하기 위한 시스템을 제공한다. 시스템(40)은 데이터 신호를 각각 수신하는 몇 개의 샘플 및 홀드 회로들(42 내지 50)을 포함한다. 샘플 및 홀드 회로들(42 내지 50)은 주파수가 동일하지만 서로 동일 위상으로 이격된 각각의 클럭 신호들(φ 1,...φ n)에 의해 클럭킹된다. 따라서, 샘플 및 홀드 회로들은 서로 동일한 간격의 시간에서 데이터 신호의 샘플들을 취한다. 샘플 및 홀드회로들 각각은 이들이 접속되는 샘플 및 홀드 회로를 클럭킹하기 위해 이용된 클럭과 동일한 주파수로 클럭킹되는 일련의 시프트 레지스터들(62 내지 70)에 접속된다. 시프트 레지스터들은 각각의 샘플 및 홀드 회로에 의해 얻어진 샘플들(S1,..., Sn)을 순차적으로 저장하도록 동작한다. 시프트 레지스터들(82 내지 90)의 출력은 종래의 매트릭스 디스플레이의 열 구동기들에 인가될 수도 있다.The present invention provides a system for sampling an analog or digital data signal at a relatively high rate using a relatively slow circuit. System 40 includes several sample and hold circuits 42-50 that each receive a data signal. The sample and hold circuit (42 to 50) are the same, but the frequency is clocked by the respective clock signals with each other and spaced in the same phase (φ 1, ... φ n) . Thus, the sample and hold circuits take samples of the data signal at equal intervals of time. Each of the sample and hold circuits is connected to a series of shift registers 62-70 that are clocked at the same frequency as the clock used to clock the sample and hold circuit to which they are connected. Shift register are operable to store the samples (S 1, ..., S n ) obtained by the respective sample and hold circuit sequentially. The outputs of the shift registers 82-90 may be applied to the column drivers of a conventional matrix display.
Description
종종, 아날로그 또는 디지털 데이터를 다양한 필드들로 샘플링하는 것이 필요하다. 일반적으로, 데이터를 포함하는 아날로그 또는 디지털 신호는 시간상 일정한 간격으로 떨어진 시점들에서 신호의 진폭에 대응하는 샘플들을 얻기 위해 주기적 레이트로 샘플링된다. 그후, 이러한 샘플들에는 미래에 이용하기 위해 샘플들을 저장하는 것과 같은 처리가 수행된다. 몇몇 경우에, 샘플들은 저장된 후 순차적으로 처리되고, 다른 상황에서 샘플들은 저장된 후 동시에 처리된다.Often, it is necessary to sample analog or digital data in various fields. In general, an analog or digital signal containing data is sampled at a periodic rate to obtain samples corresponding to the amplitude of the signal at points in time that are spaced apart at regular intervals. These samples are then subjected to processing such as storing the samples for future use. In some cases, the samples are processed sequentially after being stored, while in other situations the samples are stored and processed simultaneously.
아날로그 또는 디지털 데이터를 포함하는 신호가 샘플링되고 그때 동시에 처리되는 종래 샘플링 시스템의 한 예로는 전계 방출(field emission) 디스플레이들과 같은 매트릭스 디스플레이용 구동 회로들이 있다. 전형적으로, 매트릭스 디스플레이들은 디스플레이 스크린 상에 서로 수직을 이루는 행들 및 열들의 어레이로 배열된다. 일반적으로, 각 행은 연속적으로 선택되고, 선택된 행의 각 열은 선택된행 및 대응하는 열의 교차점에 위치된 대응 픽셀의 세기를 제어하기 위해 변조된다. 따라서, 예를 들어, Nx500 매트릭스 디스플레이의 각 500개의 열들을 변조하기 위해 비디오 신호의 동일 간격의 500개의 샘플들이 얻어져 이용될 수도 있다. 비디오 신호의 제 1 샘플은 선택된 행에서 가장 좌측 픽셀의 세기를 제어하는데 이용되고, 비디오 신호의 최종 샘플은 선택된 행에서 가장 우측 픽셀의 세기를 제어하는데 이용된다.One example of a conventional sampling system in which signals including analog or digital data are sampled and then processed at the same time are drive circuits for matrix displays, such as field emission displays. Typically, the matrix displays are arranged in an array of rows and columns perpendicular to each other on a display screen. Generally, each row is selected consecutively, and each column of the selected row is modulated to control the intensity of the corresponding pixel located at the intersection of the selected row and the corresponding column. Thus, for example, 500 samples of the same interval of a video signal may be obtained and used to modulate each of the 500 columns of the Nx500 matrix display. The first sample of the video signal is used to control the intensity of the leftmost pixel in the selected row and the last sample of the video signal is used to control the intensity of the rightmost pixel in the selected row.
비디오 신호의 샘플들을 얻기 위해 이용될 수 있는 한 종류의 샘플링 시스템(10)이 도 1에 도시되어 있다. 도 1의 시스템(10)은 입력 라인(13), 출력 라인(14) 및 클럭 입력 라인(16)을 갖는 샘플 및 홀드 회로(12)를 포함한다. 아날로그 또는 디지털 데이터 신호는 입력 라인(13)에 인가된다. 샘플 및 홀드 회로(12)는 클럭 입력 라인(16)에 인가된 클럭 신호(φ)의 각 리딩 에지(leading edge)에 대한 데이터 신호의 샘플을 출력 라인(14) 상에 출력한다. 출력 라인(14) 상의 샘플들은 일련의 시프트 레지스터들(20 내지 28)에 인가된다. 시프트 레지스터들(20 내지 28) 각각은 입력 라인(16)을 통해 샘플 및 홀드 회로(12)를 구동하는 동일한 클럭 신호(φ)에 의해 동시에 구동되는 클럭 입력 라인(30)을 갖는다. 시프트 레지스터들 각각은 입력 라인(32) 및 출력 라인(34)을 갖는다. 샘플링 회로(10)는 샘플 및 홀드 회로(12)의 입력 라인(13)에 인가된 데이터 신호의 각 샘플들(S1, S2, S3, ‥SN-1, SN)을 출력 라인들(34) 상에 동시에 출력시키도록 후술하는 바와 같이 동작한다.One type of sampling system 10 that can be used to obtain samples of a video signal is shown in Fig. The system 10 of FIG. 1 includes a sample and hold circuit 12 having an input line 13, an output line 14, and a clock input line 16. An analog or digital data signal is applied to the input line 13. The sample and hold circuit 12 outputs on the output line 14 a sample of the data signal for each leading edge of the clock signal φ applied to the clock input line 16. The samples on the output line 14 are applied to a series of shift registers 20-28. Each of the shift registers 20-28 has a clock input line 30 that is simultaneously driven by the same clock signal φ that drives the sample and hold circuit 12 through the input line 16. Each of the shift registers has an input line 32 and an output line 34. The sampling circuit 10 outputs each of the samples S 1 , S 2 , S 3 , S N-1 , S N of the data signal applied to the input line 13 of the sample and hold circuit 12, (34), as will be described later.
도 1에 도시된 샘플링 회로의 동작은 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2의 상단은 아날로그 데이터 신호를 도시한 것이고, 도 2의 하단은 클럭 신호(φ)를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 클럭 신호는 10nsec의 클럭 주기에 대응하는 100MHz의 주파수를 갖는다. 상술한 바와 같이, 샘플 및 홀드 회로(12)는 클럭 신호(φ)의 각 리딩 에지에서 데이터 신호의 샘플을 취한다. 따라서, 샘플 및 홀드회로(12)는 데이터 입력 신호를 시간(t1, t2, t3, ..., tN-1, tN)에서 샘플링한다. 시간(t1)에 취해진 샘플(S1)은 먼저 제 1 시프트 레지스터(20)로 시프트된다. 시간(t2)에서 제 1 샘플(S1)은 제 2 시프트 레지스터(22)로 시프트되고, 제 2 샘플(S2)은 제 1 시프트 레지스터(20)로 시프트된다. 샘플링 회로(10)는 시간(t1)에서 취해진 제 1 샘플(S1)이 최종 시프트 레지스터(28)로 시프트될 때까지 이러한 방식으로 계속해서 동작한다. 이때, 샘플(S1)은 시프트 레지스터(28)로부터 출력되고, 제 2 샘플(S2)은 N-1 시프트 레지스터(26)로부터 출력되고, 제 3 샘플(S3)은 N-2 시프트 레지스터(24)로부터 출력되고, 최종 샘플에서 두 번째 샘플은 제 2 시프트 레지스터(22)로부터 출력되며, 최종 샘플(SN)은 제 1 시프트 레지스터(20)로부터 출력된다. 그후, 샘플들(S1내지 SN)은 매트릭스 디스플레이의 열들을 구동시키는데 이용될 수 있으며, 따라서, 디스플레이의 선택된 행의 좌측 픽셀은 시간(t1)에서 데이터 신호의 진폭에 대응하는 세기를 가질 것이다. 이와 마찬가지로, 디스플레이의선택된 행의 우측 픽셀은 시간(tN)에서 데이터 신호의 진폭에 대응하는 세기를 가질 것이다. 선택된 행의 끝 픽셀들간의 픽셀의 세기는 선택된 행에서 이들의 위치에 대응하는 시점들에서 데이터 신호의 진폭에 대응하는 세기들을 가질 것이다. 물론, 샘플링 회로(10)는 매트릭스 디스플레이들을 구동하는 것 외에 다양한 목적을 달성하는데 이용될 수 있다.The operation of the sampling circuit shown in Fig. 1 will be described with reference to Fig. The upper part of Fig. 2 shows the analog data signal, and the lower part of Fig. 2 shows the clock signal [ phi ]. As shown in Fig. 2, the clock signal has a frequency of 100 MHz corresponding to a clock period of 10 nsec. As described above, the sample and hold circuit 12 takes a sample of the data signal at each leading edge of the clock signal [ phi ]. Therefore, the sample-and-hold circuit 12 samples the data input signal at time (t 1, t 2, t 3, ..., t N-1, t N). The sample S 1 taken at time t 1 is first shifted to the first shift register 20. At time t 2 , the first sample S 1 is shifted to the second shift register 22 and the second sample S 2 is shifted to the first shift register 20. The sampling circuit 10 continues to operate in this manner until the first sample S 1 taken at time t 1 is shifted to the final shift register 28. At this time, the sample S 1 is outputted from the shift register 28, the second sample S 2 is outputted from the N-1 shift register 26, the third sample S 3 is outputted from the N- The second sample in the last sample is output from the second shift register 22 and the final sample S N is output from the first shift register 20. The samples S 1 to S N can then be used to drive the columns of the matrix display so that the left pixel of the selected row of the display has an intensity corresponding to the amplitude of the data signal at time t 1 will be. Likewise, the right pixel of the selected row of the display will have intensity corresponding to the amplitude of the data signal at time t N. The intensity of the pixels between the end pixels of the selected row will have intensities corresponding to the amplitude of the data signal at the points corresponding to their location in the selected row. Of course, the sampling circuit 10 may be used to achieve various purposes besides driving the matrix displays.
도 1 및 도 2에 도시된 종래의 방법은 일반적으로 현재까지는 만족스럽게 작동되고 있다. 그러나, 도 2의 상단에 도시된 데이터 신호들과 같은 데이터 신호들은 고해상도를 갖는 매트릭스 디스플레이들 상에 보다 자주 디스플레이되고 있다. 이러한 고해상도 디스플레이들은 매트릭스 어레이에 다수의 열들이 있기 때문에 고해상도를 갖는다. 상술된 바와 같이, 데이터 신호의 샘플은 매트릭스 디스플레이의 각 열에 대해서 얻어져야 한다. 따라서, 고해상도의 매트릭스 디스플레이들은 대응하는 높은 레이트로 데이터가 샘플링되는 것을 필요로 한다. 예를 들어, "리플레시 레이트(refresh rate)", 즉, 디스플레이의 모든 픽셀들이 변조되는 레이트는 통상적으로 60Hz이다. 종래의 VGA 디스플레이는 480개의 라인들 및 640개의 열들을 갖는다. 따라서, 480개의 행들은 매초마다 60회 처리되어야 하므로, 각 행을 처리하는데 필요한 시간은 34.7μsec(즉, 60*480의 역수)이다. 이러한 34.7μsec 동안 640개의 데이터 신호 샘플들이 취해져야 하며, 이는 약 54nsec의 샘플링 레이트를 발생시킨다. 도 1 및 도 2에 도시된 방법은 일반적으로 이러한 샘플링 레이트로 샘플들을 제공할 수 있었다. 그러나, 고해상도의 XGA 디스플레이들은 768개의 행들및 1024개의 열들을 갖는다. 60Hz의 리프레시 레이트에 있어서, 각 행은 21.7μsec의 시간 내에 처리되어야 한다. 상기 21.7μsec에 있어서는 1024개의 샘플들이 취해져야 하며, 이는 21.2nsec의 샘플링 레이트를 발생시킨다. 이러한 높은 샘플링 레이트로 샘플링하기 위한 도 1 및 도 2에 도시된 방법은 현재로서는 경제적으로 응용할 수는 없다. 또한, 매트릭스 디스플레이들의 해상도는 계속해서 증가하여, 미래에는 보다 더 높은 샘플링 레이트들이 요구될 것이다. 따라서, 매트릭스 디스플레이들을 구동하기 위해 데이터 신호들을 샘플링하는 종래의 방법은 최근 고해상도 매트릭스 디스플레이들에는 부적절하다.The conventional method shown in Figs. 1 and 2 has generally been satisfactorily operated to date. However, data signals, such as the data signals shown at the top of FIG. 2, are displayed more frequently on matrix displays with high resolution. These high resolution displays have high resolution because there are many columns in the matrix array. As described above, a sample of the data signal must be obtained for each column of the matrix display. Thus, high resolution matrix displays require that data be sampled at a corresponding high rate. For example, a " refresh rate ", i.e., the rate at which all pixels of a display are modulated, is typically 60 Hz. A conventional VGA display has 480 lines and 640 columns. Thus, since 480 rows must be processed 60 times per second, the time required to process each row is 34.7 microseconds (i.e., the inverse of 60 * 480). 640 data signal samples should be taken for this 34.7 mu sec, which results in a sampling rate of about 54 nsec. The method shown in Figures 1 and 2 was generally able to provide samples at this sampling rate. However, high resolution XGA displays have 768 rows and 1024 columns. For a refresh rate of 60 Hz, each row should be processed within a time of 21.7 microseconds. For the 21.7 microseconds, 1024 samples should be taken, which results in a sampling rate of 21.2 nsec. The method shown in Figures 1 and 2 for sampling at such a high sampling rate can not currently be economically applied. Also, the resolution of the matrix displays will continue to increase, requiring higher sampling rates in the future. Thus, conventional methods of sampling data signals to drive matrix displays are inadequate in recent high resolution matrix displays.
본 발명은 아날로그 또는 디지털 데이터를 샘플링하기 위한 시스템에 관한 것으로, 특히 아날로그 또는 디지털 데이터를 고속으로 샘플링하고, 샘플들을 저장한 다음, 매트릭스 디스플레이 또는 그 밖의 다른 장치에 이용하는 샘플을 동시에 출력하는 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system for sampling analog or digital data, and more particularly to a system for sampling analog or digital data at high speed, storing samples and then simultaneously outputting a sample for use in a matrix display or other device will be.
도 1은 데이터 신호의 샘플들을 얻어서 저장하기 위한 종래의 시스템을 도시한 블록도.1 is a block diagram illustrating a conventional system for obtaining and storing samples of a data signal;
도 2는 도 1의 시스템의 동작을 설명하는데 이용된 파형 및 타이밍도.Figure 2 is a waveform and timing diagram used to illustrate the operation of the system of Figure 1;
도 3은 본 발명의 샘플링 시스템의 동작 원리를 설명하는데 이용된 블록도.3 is a block diagram used for explaining the operation principle of the sampling system of the present invention;
도 4는 도 3의 시스템의 동작을 설명하는데 이용되는 파형 타이밍도.4 is a waveform timing diagram used to illustrate the operation of the system of FIG. 3;
도 5는 본 발명의 샘플링 시스템의 일 실시예의 일반적인 블록도.5 is a general block diagram of one embodiment of a sampling system of the present invention.
도 6은 4*M 매트릭스 디스플레이를 갖는 도 5의 시스템의 동작을 도시하는 파형 타이밍도.6 is a waveform timing diagram illustrating operation of the system of FIG. 5 with a 4 * M matrix display;
도 7은 도 5에 도시된 본 발명의 시스템의 일 실시예의 논리도.Figure 7 is a logic diagram of one embodiment of the inventive system shown in Figure 5;
도 8은 도 7의 논리도에 도시된 샘플 및 홀드 회로와 쉬프트 레지스터의 개략 논리도.8 is a schematic logic diagram of the sample and hold circuit and the shift register shown in the logic diagram of Fig.
도 9는 도 8의 논리도에 도시된 시프트 레지스터의 상세 논리도.Figure 9 is a detailed logic diagram of the shift register shown in the logic diagram of Figure 8;
도 10은 도 7 내지 도 9의 실시예에 사용된 구성요소들 중 일부의 동작을 도시하는 타이밍도.FIG. 10 is a timing diagram illustrating the operation of some of the components used in the embodiments of FIGS. 7-9. FIG.
도 11은 구성요소들에 이용된 거의 모든 구성요소들의 동작을 도시하는 타이밍도.11 is a timing diagram illustrating the operation of almost all of the components used in the components.
발명의 개요Summary of the Invention
본 발명의 시스템 및 방법은 비교적 낮은 주파수에서 동작하는 구성요소들을사용하여 비교적 고주파수에서 아날로그 또는 디지털 데이터 신호를 샘플링한다. 이 시스템은 서로 다른 위상들을 갖는 각각의 출력들에서 다수의 클럭 신호들을 발생하는 클럭 회로를 포함한다. 이 위상차들은 균일할 필요는 없지만, 클럭 신호들은 서로 균일한 간격의 위상들을 갖는 것이 바람직하다. 만일 균일한 간격의 위상들을 갖는다면, 클럭 신호들은 각각 360/X 도의 위상들을 가지며, 여기서 X=1, 2, ..., N이고, N은 클럭 회로에 의해 발생된 클럭 신호의 수이다. 또한, 샘플링 시스템은 데이터 신호를 수신하는 데이터 입력 및 클럭 신호들 중 각 하나의 신호를 수신하는 클럭 입력을 각각 갖는 다수의 샘플 회로를 포함한다. 각 샘플 회로들은 각각의 클럭 신호에 응답하여 데이터 신호를 샘플링하고, 샘플을 출력에 인가한다.또한, 샘플링 시스템은 각각 데이터 입력, 데이터 출력 및 클럭 입력을 갖는 다수의 시프트 레지스터들의 세트를 포함한다. 각 세트에서의 시프트 레지스터들은 직렬로 접속되고, 각 세트의 제 1 시프트 레지스터는 각각의 샘플 회로의 출력에 접속된 입력을 갖는다. 각 세트의 모든 시프트 레지스터들의 클럭 입력들은 서로 및 클럭 신호들 중 하나에 연결되어, 시프트 레지스터들이 일제히 동작하도록 한다. 데이터 신호가 아날로그 신호인 경우에, 샘플 회로 및 시프트 레지스터들은 아날로그 장치들이다. 데이터 신호가 디지털 신호인 경우에는 디지털 샘플링 회로들 및 시프트 레지스터들이 사용될 수 있다. 클럭 신호들의 주파수가 fO이면, 데이터 신호는 NfO의 비교적 고주파수에서 샘플링된다. 따라서, 소정의 샘플링 주파수에 있어서, 시스템 구성요소들의 동작 주파수는 N, 즉, 샘플 및 홀드 회로들의 수를 증가시킴으로써 요구에 따라 감소될 수 있다. 본 발명의 샘플링 시스템 및 방법이 다양한 목적을 달성하는데 이용될 수 있을지라도, 유리하게는 다수의 행 입력들 및 다수의 열 입력들을 갖는 종래의 매트릭스 디스플레이용의 열 변조 신호들을 발생하는데 사용될 수도 있다.The system and method of the present invention samples analog or digital data signals at relatively high frequencies using components operating at relatively low frequencies. The system includes a clock circuit that generates a plurality of clock signals at respective outputs having different phases. Although these phase differences need not be uniform, it is desirable that the clock signals have phases at uniform intervals from one another. If there are uniformly spaced phases, the clock signals have phases of 360 / X degrees, where X = 1, 2, ..., N and N is the number of clock signals generated by the clock circuit. The sampling system also includes a plurality of sample circuits each having a data input for receiving a data signal and a clock input for receiving a respective one of the clock signals. Each sample circuit samples a data signal in response to a respective clock signal and applies a sample to the output. The sampling system also includes a set of a plurality of shift registers each having a data input, a data output and a clock input. The shift registers in each set are connected in series and each set of first shift registers has an input connected to the output of each sample circuit. The clock inputs of all the shift registers in each set are coupled to each other and to one of the clock signals, allowing the shift registers to operate in unison. When the data signal is an analog signal, the sample circuit and the shift registers are analog devices. When the data signal is a digital signal, digital sampling circuits and shift registers can be used. If the frequency of the clock signal f O, the data signal is sampled at a relatively high frequency of Nf O. Thus, at a given sampling frequency, the operating frequency of system components may be reduced as desired by increasing the number of N, i. E., The number of sample and hold circuits. Although the sampling system and method of the present invention may be used to achieve various purposes, it may be advantageously used to generate thermally modulated signals for conventional matrix displays having a plurality of row inputs and a plurality of column inputs.
상세한 설명details
본 발명의 샘플링 시스템의 동작 원리는 도 3 및 도 4를 참조하여 가장 잘 설명된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 샘플링 시스템(40)은 S/H1, S/H2, ..., S/HN으로 라벨링된 여러 개의 샘플 및 홀드 회로들(42 내지 50)을 포함한다. 각 샘플 및 홀드 회로들(42 내지 50)은 서로 동일하고, 이들은 도 1의 샘플 및 홀드 회로로서 이용된 종류의 회로이다. 모든 샘플 및 홀드 회로들(42 내지 50)은 도 3의 상단에도시된 데이터 신호를 각각의 데이터 입력 라인들(52)에서 수신한다. 샘플 및 홀드 회로들(42 내지 52)은 서로 동일한 위상으로 이격되어 있는 클럭 신호들(φ 1,φ 2, ...,φ N)을 각각의 클럭 입력 라인들(54)에서 수신한다. 따라서 클럭 신호(φ 2)의 위상은 클럭 신호(φ 1)의 위상과 360°/N 만큼 다르다. 각 클럭 신호들은 도 4에 도시되어 있다. 샘플 및 홀드 회로들(42 내지 50)로부터의 출력들은 출력 라인들(56)을 통해 대응하는 클럭 신호들(φ 1내지φ N)을 각각의 클럭 입력 라인들(72)에서 수신하는 각 레지스터들(62 내지 70)의 입력들에 인가된다. 각 레지스터들(62 내지 70)은 샘플들(S1내지 SN)을 각 출력 라인들(82 내지 90)에 출력한다.The operating principle of the sampling system of the present invention is best described with reference to Figs. 3 and 4. Fig. 3, the sampling system 40 includes several sample and hold circuits 42 to 50 labeled S / H 1 , S / H 2 , ..., S / H N . Each of the sample and hold circuits 42 to 50 is identical to each other, and they are circuits of the kind used as the sample and hold circuit of Fig. All sample and hold circuits 42-50 receive the data signals shown at the top of FIG. 3 on their respective data input lines 52. The sample and hold circuits 42 to 52 receive clock signals ( φ 1 , φ 2 ,..., Φ N ) on their respective clock input lines 54 that are spaced in phase with each other. Therefore, the phase of the clock signal ? 2 differs from the phase of the clock signal ? 1 by 360 ° / N. Each clock signal is shown in FIG. Samples and output from the hold circuit (42 to 50) are in each register for receiving from the output lines (56) each of the clock input line of the clock signal (φ 1 to φ N) corresponding through 72 0.0 > 62-70. ≪ / RTI > Each of the registers 62 to 70 outputs the samples S 1 to S N to the respective output lines 82 to 90.
도 4에 도시된 바와 같이, 샘플 및 홀드 회로들(42 내지 50) 각각은 각각의 클럭 신호(φ 1내지φ N)의 리딩 에지에서 데이터 신호를 샘플링한다. 또한, 클럭 신호는 샘플을 각 레지스터(62 내지 70)의 출력에 래치한다. 따라서, 시간(t1)에서 제 1 클럭(φ 1)의 상승 에지는 샘플 및 홀드 회로(42)로 하여금 데이터 신호의 샘플(S1)을 취하도록 하고, 레지스터(62)로 하여금 출력 라인(82) 상에 상기 샘플을 출력하도록 한다. 이와 마찬가지로, 시간(t2)에서 제 2 클럭(φ 2)의 상승 에지는 샘플 및 홀드 회로(44)로 하여금 데이터 신호의 제 2 샘플(S2)을 취하도록 한다. 또한, 제 2 클럭 신호(φ 2)는 샘플(S2)을 출력 라인(84)에 제공하도록 레지스터(64)를트리거한다. 동작은 클럭 신호(φ N)가 샘플 및 홀드 회로(S/HN)(50)로 하여금 시간(tN)에서 샘플을 취하도록 할 때까지 상술한 바와 같이 계속한다. 또한, 클럭(φ N)은 출력라인(90) 상에 상기 샘플(SN)을 출력하도록 레지스터(70)를 트리거한다. 이 때, 모든 샘플들(S1, S2, ...., SN)이 각각의 출력 라인들(82 내지 90)에 제공된다.As shown in FIG. 4, each of the sample and hold circuits 42 to 50 samples the data signal at the leading edge of each of the clock signals ? 1 to ? N. In addition, the clock signal latches the sample to the output of each register 62-70. Thus, causes the rising edge of a sample-and-hold circuit 42 samples, and to take a (S 1) register 62 for causing the data signal of the first clock (φ 1) at time (t 1), the output line ( 82 to output the sample. Similarly, the rising edge of the second clock phi 2 at time t 2 causes the sample and hold circuit 44 to take the second sample S 2 of the data signal. The second clock signal ? 2 also triggers the register 64 to provide the sample S 2 to the output line 84. Operation continues as described above until the clock signal φ N causes the sample and hold circuit (S / H N ) 50 to take a sample at time t N. The clock φ N also triggers the register 70 to output the sample S N on the output line 90. At this time, all the samples (S 1 , S 2 , ..., S N ) are provided to the respective output lines 82 to 90.
도 3에 도시된 시스템의 동작에 관한 중요한 사항은 모든 레지스터들(62 내지 70)이 10nsec의 샘플링 레이트(즉, 100MHz)보다 실질적으로 낮은 주파수에서 동작할지라도 10nsec의 간격으로 샘플링된다는 것이다. N개의 샘플 및 홀드 회로들을 가지고 있는 샘플링 시스템에 있어서, 데이터는 fO/N의 주파수에서 계속해서 샘플링될 수 있으며, 여기서, fO은 샘플링 주파수(상기 예에서는 100MHz)이다. 따라서, 예를 들어, 5개의 샘플 및 홀드 회로들을 갖는 샘플링 시스템은 시스템의 구성요소들이 20MHz의 주파수에서만 동작할지라도 100MHz의 레이트로 데이터 신호를 샘플링할 수 있다.3 is that all the registers 62 to 70 are sampled at intervals of 10 nsec, even though they operate at substantially lower frequencies than the 10 nsec sampling rate (i.e., 100 MHz). For a sampling system having N sample and hold circuits, the data can be sampled continuously at a frequency of f O / N, where f O is the sampling frequency (100 MHz in this example). Thus, for example, a sampling system with five sample and hold circuits can sample a data signal at a rate of 100 MHz, even though the components of the system operate only at a frequency of 20 MHz.
비교적 저주파수에서 동작하는 회로를 이용하여 비교적 고주파수에서 샘플링 할 수 있다는 것에 관한 중요성은 매트릭스 디스플레이의 열들을 구동시키기 위해 이용되는 본 발명의 샘플링 시스템(108)의 일 실시예에 관한 일반화된 블록도에서 보다 명백히 알 수 있다. 도 5를 참조하면, 샘플링 시스템은 도 3의 샘플 및 홀드 회로들(42 내지 50)과 동일한 N개의 샘플 및 홀드 회로들을 포함하므로, 동일한 참조 번호를 부여하였다. 샘플 및 홀드 회로들(42 내지 50) 각각은 각 클럭 신호(φ 1, φ 2, ...,φ N)에 의해 트리거된다. 클럭 신호들(φ 1내지φ N)은 종래의 클럭 회로(102)에 의해 발생된 마스터 클럭 신호로부터 종래의 위상 스플리터(phase splitter)(100)에 의해 발생된다. 이 기술 분야에 공지되어 있는 바와 같이, 위상 스플리터(100)는 종래의 카운터 및 디코더를 포함하는 다양한 회로를 이용하여 구현될 수 있다. 샘플링 시스템(108)이 단일 집적 회로로 제조되는 경우, 바람직하게 클럭 회로(102) 및/또는 위상 스플리터가 반드시 집적 회로 외부에 배치되어야 하는 것은 아니다. 클럭 신호들(φ 1,φ 2, ...,φ N)은 바람직하게 클럭 회로(102)로부터의 마스터 클럭 신호의 주파수 대 클럭 신호들(N)의 수의 비와 동일한 주파수를 갖는다. 클럭 신호들(φ 1,φ 2, ...,φ N)의 위상들은 서로 동일하게 이격되어 있는 것이 바람직하다.The importance of being able to sample at relatively high frequencies using a circuit that operates at a relatively low frequency is less than that in the generalized block diagram of one embodiment of the sampling system 108 of the present invention used to drive the columns of the matrix display Clearly. Referring to FIG. 5, the sampling system includes the same N sample and hold circuits as the sample and hold circuits 42 through 50 of FIG. Each of the sample and hold circuits 42 to 50 is triggered by each clock signal ? 1 ,? 2 , ..., ? N. The clock signals ? 1 to ? N are generated by a conventional phase splitter 100 from the master clock signal generated by the conventional clock circuit 102. As is known in the art, phase splitter 100 may be implemented using various circuits including conventional counters and decoders. When the sampling system 108 is fabricated as a single integrated circuit, preferably the clock circuit 102 and / or phase splitter is not necessarily located outside the integrated circuit. The clock signals φ 1 , φ 2 , ..., φ N preferably have the same frequency as the ratio of the frequency of the master clock signal to the number of clock signals N from the clock circuit 102. It is preferable that the phases of the clock signals ? 1 ,? 2 , ..., ? N are equally spaced from each other.
각 샘플 및 홀드 회로(42 내지 50)의 출력에서의 샘플은 M개의 직렬 접속된 시프트 레지스터들(112 내지 120)에 인가된다. 각 직렬 시프트 레지스터들(112, 114, 116 또는 120)은 동일한 클럭 신호, 즉, 위상 스플리터(100)로부터의 각 클럭 신호에 의해 클럭킹된다. 따라서, 예를 들어, 시프트 레지스터들(112a 내지 112m)은φ 1클럭 신호에 의해 모두 클럭킹된다. 이와 마찬가지로, 시프트 레지스터들(120a 내지 120m)의 최종 세트는φ N클럭에 의해 모두 클럭킹된다.A sample at the output of each sample and hold circuit 42-50 is applied to M serially connected shift registers 112-120. Each serial shift register 112, 114, 116, or 120 is clocked by the same clock signal, i.e., each clock signal from the phase splitter 100. Thus, for example, the shift registers 112a through 112m are all clocked by the ? 1 clock signal. Likewise, the last set of shift registers 120a through 120m are all clocked by the φ N clock.
이하 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 모든 시프트 레지스터들(112a 내지120m)의 출력들은 종래의 열 구동기 회로(130)의 각각의 입력들에 인가된다. 열 구동기 회로(130)는 전계 방출 디스플레이와 같은 매트릭스 디스플레이(132)의 각각의 열 입력들에 인가되는 적절한 열 구동기 신호들을 발생한다. 이 기술 분야에 공지되어 있는 바와 같이, 매트릭스 디스플레이(132)는 또한 종래의 행 구동기 회로(134)로부터 행 입력 신호들을 수신한다.As will be described in greater detail below, the outputs of all shift registers 112a through 120m are applied to respective inputs of a conventional column driver circuit 130. [ The column driver circuit 130 generates appropriate column driver signals applied to respective column inputs of the matrix display 132, such as a field emission display. As is known in the art, matrix display 132 also receives row input signals from conventional row driver circuitry 134. [
도 5에 도시된 샘플링 시스템(108)의 동작을 도 6을 참조하여 설명한다. 데이터 신호는, 신호가 2개의 입력 레벨들 중 어떤 하나의 레벨을 갖는 디지털 데이터 신호일 수도 있다고 이해할 수 있을지라도, 아날로그 데이터 신호로서 도 6에 도시되어 있다. 도 5에 도시된 샘플링 시스템의 동작은 도 5의 일반화된 블록도에서 "N"이 4(즉, 4개의 샘플 및 홀드 회로들(42 내지 50)이 존재)인 도 6을 참조하여 설명한다. 시간(t1)에서, 제 1 클럭 신호(φ 1)는 제 1 샘플(S1)을 취하기 위해 샘플 및 홀드 회로(42)를 트리거한다. 또한, 제 1 클럭 신호(φ 1)는 샘플을 제 1 시프트 레지스터(112a)의 출력으로 시프트한다. 시간(t2)에서, 제 2 클럭 신호(φ 2)는 제 2 샘플 및 홀드 회로(44)로 하여금 데이터 신호를 샘플링하도록 하고, 샘플(S2)을 제 2 세트의 제 1 레지스터(114a)의 출력으로 시프트하도록 한다. 동작은 최종클럭 신호(φ N)가 제 4(N=4) 샘플 및 홀드 회로(50)로 하여금 시간(t4)에서 데이터신호를 샘플링하도록 하고, 샘플(S4)을 상기 세트의 제 1 시프트 레지스터(120a)의 출력으로 시프트하도록 할 때까지 이러한 방식으로 진행한다. 시간(t5)에서, 클럭(φ 1)은 제 2 샘플 및 홀드 회로(112b)로 하여금 제 1 시프트 레지스터(112a)의 출력으로부터 제 2 시프트 레지스터(112b)의 출력으로 제 1 샘플(S1)을 시프트하도록 한다. 또한, 시간(t5)에서, 클럭 신호(φ 1)는 샘플 및 홀드 회로(42)로 하여금 샘플(S5)을 얻기 위해 데이터 신호를 다시 한번 샘플링하도록 하고, 이 샘플(S5)을 시프트 레지스터(112a)의 출력으로 시프트하도록 한다. (실제로, 데이터는 상이한 시간에 시프트 레지스터들(112 내지 120)의 내·외로 시프트되지만, 명확하게 하기위해 본 명세서에서는 시프트 레지스터들(112 내지 120)은 동시에 새로운 데이터를 시프트 레지스터로 시프트하고 이전 데이터를 시프트 레지스터 밖으로 시프트할 수 있는 것으로 설명되어 있다). 제 4 샘플 및 홀드 회로(50)가 시간(t7)에서 데이터 신호를 다시 한번 샘플링할 때까지, 시간(t5)에서 제 2 샘플 및 홀드 회로(44)와 시간(t6)에서 제 3 샘플 및 홀드 회로(48)에 의해 부가 샘플들이 취해진다. 그 후, 제 1 샘플 및 홀드 회로(42)는 시간(t8)에서 제 3 샘플(S9)을 취한다. 동시에,φ 1클럭 신호는 제 1 샘플(S1)을 시프트 레지스터(112b)로부터 다운스트림(downstream)의 시프트 레지스터로 시프트하고, 샘플(S5)을 제 2 시프트 레지스터(112b)로 시프트하며, 샘플(S9)을 시프트 레지스터(112a)로 시프트한다. 동작은 제 1 샘플(S1)이 M 시프트 레지스터(112m)로 시프트되고, 제 4 샘플(S4)이 시프트 레지스터(120m)로 시프트될 때까지 동일한 방식으로 진행한다. 이 때, 최종 샘플에서 네 번째 샘플(S4(M-1)+1)은 시프트 레지스터(112a)로 시프트되고, 최종 샘플에서 세 번째 샘플(S4(M-1)+2)은 제 2 시프트 레지스터(114a)로 시프트되며, 최종 샘플(S4M)은 시프트 레지스터(120a)로 시프트된다. 이 때, 이러한 모든 샘플(S1내지 S4M)은 매트릭스 디스플레이(132)의 열 신호들에 적절한 신호들을 인가하는 열 구동기 회로(130)에 의해 처리된다. 이 때, 디스플레이(132)는 행 구동기 회로(134)에 의해 선택된 행과 열의 중첩에 대응하는 위치에서 각 샘플의 진폭에 대응하는 세기로 픽셀들을 조명한다. 제 1 샘플(S1)은 열 구동기 회로(130)의 가장 좌측의 열 입력에 인가되고, 최종 신호(SNM)는 열 구동기 회로(130)의 가장 우측의 열 입력에 인가된다는 점을 유념해야 한다. 샘플들은 이러한 순서로 열 구동기 회로(130)에 인가되는데, 이는 관례에 따라 비디오 신호들을 수신하는 매트릭스 디스플레이들이 일반적으로 디스플레이 스크린의 좌측에 비디오 신호의 초기 부분을 디스플레이하고, 디스플레이 스크린의 우측에 비디오 신호의 종단 부분을 디스플레이하기 때문이다. 그러나, 샘플들을 디스플레이하는 순서는 요구에 따라 반전될 수 있다는 것을 이해할 수 있다.The operation of the sampling system 108 shown in Fig. 5 will be described with reference to Fig. The data signal is shown in FIG. 6 as an analog data signal, although it may be understood that the signal may be a digital data signal having any one of the two input levels. The operation of the sampling system shown in FIG. 5 is described with reference to FIG. 6, where "N" in the generalized block diagram of FIG. 5 is 4 (ie, there are four sample and hold circuits 42 to 50). At time t 1 , the first clock signal ? 1 triggers the sample and hold circuit 42 to take the first sample S 1 . In addition, the first clock signal (φ 1) shifts the sample to the output of the first shift register (112a). Hours at (t 2), the second clock signal (φ 2) is the second sample and to cause the hold circuit 44 to sample the data signal, samples the first register (114a) of the second set of the (S 2) As shown in FIG. The operation allows the last clock signal φ N to sample the data signal at time t 4 and the sample S 4 to the fourth (N = 4) sample and hold circuit 50, And proceeds in this manner until it is shifted to the output of the shift register 120a. At time t 5 the clock φ 1 causes the second sample and hold circuit 112b to switch from the output of the first shift register 112a to the output of the second shift register 112b to the first sample S 1 ). Also, at time (t 5), the clock signal (φ 1) is the sample and cause the hold circuits 42 and to once again sample the data signal in order to obtain a sample (S 5), the sample (S 5) shift And shifts to the output of the register 112a. (In practice, data is shifted in and out of the shift registers 112 to 120 at different times, but for clarity, the shift registers 112 to 120 here simultaneously shift the new data to the shift register and the previous data Can be shifted out of the shift register). Hold circuit 44 at time t 5 and the second sample-and-hold circuit 44 at time t 6 until the fourth sample-and-hold circuit 50 samples the data signal again at time t 7 . Additional samples are taken by the sample and hold circuit 48. The first sample and hold circuit 42 then takes a third sample S 9 at time t 8 . Simultaneously, the φ 1 clock signal shifts the first sample S 1 from the shift register 112b to the downstream shift register and shifts the sample S 5 to the second shift register 112b, And the sample S 9 is shifted to the shift register 112a. Operation proceeds in the same manner until the first sample S 1 is shifted to the M shift register 112m and the fourth sample S 4 is shifted to the shift register 120m. At this time, the fourth sample (S 4 (M-1) +1 ) in the final sample is shifted to the shift register 112a and the third sample S 4 Is shifted to the shift register 114a, and the final sample S 4M is shifted to the shift register 120a. At this time, all of these samples S 1 through S 4M are processed by the column driver circuit 130, which applies appropriate signals to the column signals of the matrix display 132. At this time, the display 132 illuminates the pixels with intensity corresponding to the amplitude of each sample at a position corresponding to the overlap of the row and column selected by the row driver circuit 134. It should be noted that the first sample S 1 is applied to the leftmost column input of the column driver circuit 130 and the final signal S NM is applied to the rightmost column input of the column driver circuit 130 do. The samples are applied in this order to the column driver circuit 130 in such a manner that the matrix displays receiving the video signals customarily display the initial portion of the video signal to the left of the display screen and the video signal As shown in FIG. However, it can be appreciated that the order of displaying the samples can be reversed on demand.
클럭 신호들(φ 1내지φ 4)은 상술한 바와 같이 데이터 신호가 샘플링되는 주파수의 1/4인 주파수를 갖는다는 것이 도 6으로부터 명백해질 것이다. 따라서, 데이터 신호가 비교적 높은 레이트, 즉, 100MHz로 샘플링될지라도, 시프트 레지스터들(112 내지 120)은 비교적 저주파수, 즉, 25MHz에서 동작할 수 있다. 클럭 신호들의 수 및 샘플 및 홀드 회로와 시프트 레지스터들의 세트들을 증가시킴으로써, 시프트 레지스터들(112 내지 120)의 동작 주파수는 샘플링 주파수를 더 감소시키지 않고서도 감소될 수 있다. 예를 들어, 8개의 클럭 신호들 및 8 세트의 샘플 및 홀드 회로들(42 내지 50)과 시프트 레지스터들(112 내지 120)을 이용함으로써, 데이터 신호는 시프트 레지스터들이 12.5MHz에서 동작할지라도 100MHz에서 샘플링될 수 있다.It will be clear from FIG. 6 that the clock signals ? 1 through ? 4 have a frequency that is one quarter of the frequency at which the data signal is sampled, as described above. Thus, although the data signal is sampled at a relatively high rate, i.e., 100 MHz, the shift registers 112-120 can operate at relatively low frequencies, i.e., 25 MHz. By increasing the number of clock signals and the sets of sample and hold circuits and shift registers, the operating frequency of the shift registers 112-120 can be reduced without further decreasing the sampling frequency. For example, by using eight clock signals and eight sets of sample and hold circuits 42-50 and shift registers 112-120, the data signal is at 100 MHz, even though the shift registers operate at 12.5 MHz. Can be sampled.
도 5에 도시된 일반화된 샘플링 시스템(108)의 한 특정 실시예가 도 7에 도시되어 있다. 도 7에 도시된 샘플링 시스템이 아날로그 신호 또는 디지털 신호 중 하나를 샘플링하도록 구현될 수 있을지라도, 도 7에 도시된 실시예는 디지털 신호들을 샘플링하는데 이용된다. 도 5에 도시된 시스템(108)과 유사하게, 도 7에 도시된 시스템(140)은 마스터 클럭(102)으로부터 일련의 클럭 신호들을 발생하기 위해 위상 스플리터(100)를 이용한다. 이러한 클럭 신호들은 0°, 45°, 90°및 135°로 위상이 맞춰지며, 135°에서 360°사이의 45°증분된 나머지 각들은 후술하는 바와 같이 위상 스플리터(100)로부터의 클럭 신호들을 반전시킴으로써 발생된다. 클럭 신호들은 참조 번호 152로 나타낸 한 세트의 인버터들을 통해 참조 번호 150으로 나타낸 각각의 샘플링 회로들 및 시프트 레지스터들에 인가된다. 특히, 위상 스플리터(100)로부터의 0°클럭 신호는 한 쌍의 인버터들(180, 182)을 통해 샘플링 및 시프트 레지스터 회로(150h)에 인가되어, 회로(150h)의 클럭 입력이 0°에 위상이 맞춰지도록 한다. 또한, 위상 스플리터(100)로부터의 0°클럭 신호는 인버터(184)를 통해 샘플 및 시프트 레지스터(150f)에 인가되어, 회로(150f)가 180°로 위상이맞춰진 클럭 신호를 수신하도록 한다. 이와 유사한 방식으로, 위상 스플리터(100)로부터의 45°클럭 신호는 한 쌍의 인버터들(186, 188)을 통해 샘플링 및 시프트 레지스터 회로(150d)에 인가되어, 샘플링 및 시프트 레지스터 회로(150d)의 클럭 입력은 45°클럭 신호를 수신하도록 한다. 또한, 45°클럭 신호는 하나의 인버터(190)를 통해 샘플링 및 시프트 레지스터 회로(150b)에 인가되어, 샘플링 및 시프트 레지스터 회로(150b)의 클럭 입력이 225°로 위상이 맞춰진 클럭신호를 수신하도록 한다. 유사한 방식으로, 위상 스플리터(100)로부터의 90°클럭신호는 한 쌍의 인버터들(192, 194)을 통해 샘플링 및 시프트 레지스터 회로(150e)에 인가되고, 하나의 인버터(196)를 통해 샘플링 및 시프트 레지스터 회로(150g)에 인가된다. 따라서, 샘플링 및 시프트 레지스터 회로(150e)는 90°로 위상이 맞춰진 클럭 신호를 수신하고, 샘플링 및 시프트 레지스터 회로(150g)는 270°로 위상이 맞춰진 신호를 수신한다. 마지막으로, 위상 스플리터(100)로부터의 135°클럭 신호는 한 쌍의 인버터들(200, 202)을 통해 샘플링 및 시프트 레지스터 회로(150a)에 인가되고, 하나의 인버터(204)를 통해 샘플링 및 시프트 레지스터 회로(150c)에 인가된다. 따라서, 샘플링 및 시프트 레지스터 회로(150a)는 135°로 위상이 맞춰진 클럭 신호를 수신하고, 샘플링 및 시프트 레지스터 회로(150c)는 315°로 위상이 맞춰진 클럭 신호를 수신한다. 요약하면, 샘플링 및 시프트 레지스터 회로들(150a 내지 150h)의 클럭 입력들은 서로 45°떨어져 위상이 맞춰진 8개의 개별적인 클럭 신호들을 수신한다. 샘플링 및 시프트 레지스터 회로들(150)의 출력들은 참조 번호 208로 나타낸 직렬 접속된 시프트 레지스터들의 각 세트들을 구동한다.One specific embodiment of the generalized sampling system 108 shown in FIG. 5 is shown in FIG. Although the sampling system shown in FIG. 7 may be implemented to sample either an analog signal or a digital signal, the embodiment shown in FIG. 7 is used to sample the digital signals. Similar to the system 108 shown in FIG. 5, the system 140 shown in FIG. 7 utilizes a phase splitter 100 to generate a series of clock signals from the master clock 102. These clock signals are phase 0 °, 45 °, 90 °, and 135 °, and the 45 ° incremented angles between 135 ° and 360 ° are reversed clock signals from the phase splitter 100 . The clock signals are applied to the respective sampling circuits and shift registers indicated by reference numeral 150 through a set of inverters, In particular, the 0 ° clock signal from phase splitter 100 is applied to sampling and shift register circuit 150h via a pair of inverters 180,182 such that the clock input of circuit 150h is at phase 0 . A 0 ° clock signal from phase splitter 100 is also applied to sample and shift register 150f via inverter 184 to cause circuit 150f to receive a clock signal that is phase aligned by 180 °. In a similar manner, a 45 [deg.] Clock signal from phase splitter 100 is applied to sampling and shift register circuit 150d via a pair of inverters 186 and 188, The clock input allows a 45 ° clock signal to be received. The 45 ° clock signal is also applied to the sampling and shift register circuit 150b via one inverter 190 so that the clock input of the sampling and shift register circuit 150b receives a clock signal that is phase- do. In a similar manner, a 90 [deg.] Clock signal from phase splitter 100 is applied to sampling and shift register circuit 150e via a pair of inverters 192 and 194, sampled and fed via one inverter 196 And is applied to the shift register circuit 150g. Thus, the sampling and shift register circuit 150e receives a clock signal that is 90 ° out of phase, and the sampling and shift register circuit 150g receives a signal that is 270 ° out of phase. Finally, a 135 [deg.] Clock signal from phase splitter 100 is applied to sampling and shift register circuit 150a via a pair of inverters 200 and 202 and sampled and shifted through one inverter 204 And is applied to the register circuit 150c. Thus, the sampling and shift register circuit 150a receives a clock signal that is phase shifted by 135, and the sampling and shift register circuit 150c receives a clock signal that is phase shifted by 315 degrees. In summary, the clock inputs of the sampling and shift register circuits 150a-150h receive eight separate clock signals that are 45 ° apart from each other. The outputs of the sampling and shift register circuits 150 drive each set of serially connected shift registers,
샘플링 및 시프트 레지스터 회로들(150a 내지 150h)은 도 8에 보다 상세하게 도시되어 있다. 샘플링 및 시프트 레지스터 회로들(150)은 샘플링 회로(210) 및 시프트 레지스터 회로(208)를 포함한다. 샘플링 회로는 서로 병렬로 접속된 PMOS 트랜지스터(216) 및 NMOS 트랜지스터(218)를 포함하여, 트랜지스터들(216, 218)의 소스들이 모두 데이터 신호 입력에 접속되고, 트랜지스터들(216, 218)의 드레인들이 모두 공통 출력에 접속되도록 한다. PMOS 트랜지스터(216)의 게이트는 제 1 인에이블 입력 "enp"에 접속되고, NMOS 트랜지스터(218)의 게이트는 제 2 인에이블 입력 "enn"에 접속된다. PMOS 트랜지스터(216)는 논리 "0" 신호에 의해 도통 상태로 전환되고, NMOS 트랜지스터는 논리 "1" 신호에 의해 도통 상태로 전환된다. 트랜지스터들(216, 218)이 비도통 상태로 전환될 경우, 이 때의 데이터 신호의 진폭이 캐패시터(220)에 저장된다. 이 때, 캐패시터(220)상의 샘플은 시프트 레지스터(208)의 데이터 입력에 인가된다.The sampling and shift register circuits 150a through 150h are shown in more detail in FIG. The sampling and shift register circuits 150 include a sampling circuit 210 and a shift register circuit 208. The sampling circuit includes a PMOS transistor 216 and an NMOS transistor 218 connected in parallel with each other so that the sources of the transistors 216 and 218 are all connected to the data signal input and the drain of the transistors 216 and 218 All connected to the common output. The gate of the PMOS transistor 216 is connected to the first enable input "enp" and the gate of the NMOS transistor 218 is connected to the second enable input "enn". The PMOS transistor 216 is switched to a conducting state by a logic " 0 " signal and the NMOS transistor is switched to a conducting state by a logic " 1 " When the transistors 216 and 218 are switched to the non-conducting state, the amplitude of the data signal at this time is stored in the capacitor 220. At this time, the sample on the capacitor 220 is applied to the data input of the shift register 208.
시프트 레지스터들(208)은 도 9에 보다 상세하게 도시되어 있다. 데이터 신호는 제 1 NAND 게이트(230)에 직접 인가되고, 인버터(232)를 통해 제 2 NAND 게이트(234)에 인가된다. 클럭 신호는 인버터(236)를 통해 2개의 NAND 게이트들(230, 234)의 입력들에 인가된다. 따라서, NAND 게이트들(230, 234)은 클럭 입력의 트레일링 에지(trailing edge)(즉, 하이에서 로우로 전이)에서 인에이블된다. 이 때 데이터 입력이 논리 "1"이면, NAND 게이트(234)의 입력에 인가된 논리 "0"은 NAND 게이트들(240, 242)로 형성된 플립플롭을 설정하여, NAND 게이트(242)가 논리 "1"을 출력하도록 한다. 동시에, NAND 게이트(240)는 NAND 게이트(242)의 출력을 논리"1"로 홀드시키는 논리 "0"을 출력한다. 데이터 입력이 클럭 신호의 하강 에지에서 로우 상태이면, NAND 게이트들(240, 242)로 형성된 플립플롭은 리셋되어, NAND 게이트(240)가 논리 "하이"를 출력하고, NAND 게이트(242)는 논리 "0"을 출력한다. 따라서, 데이터 샘플은 클럭 신호의 하강 에지에서 시프트 레지스터(208)로 클럭킹된다.The shift registers 208 are shown in more detail in FIG. The data signal is applied directly to the first NAND gate 230 and to the second NAND gate 234 via the inverter 232. [ The clock signal is applied to the inputs of the two NAND gates 230, 234 via inverter 236. Thus, NAND gates 230 and 234 are enabled at the trailing edge of the clock input (i.e., transition from high to low). Logic " 0 " applied to the input of NAND gate 234 sets the flip-flop formed by NAND gates 240 and 242 so that if NAND gate 242 is logic "Quot; 1 " At the same time, NAND gate 240 outputs a logic " 0 " which holds the output of NAND gate 242 at logic " 1 ". The flip-flop formed by NAND gates 240 and 242 is reset so that NAND gate 240 outputs a logic " high " and NAND gate 242 is reset to logic < RTI ID = And outputs " 0 ". Thus, the data samples are clocked to the shift register 208 at the falling edge of the clock signal.
또한, 클럭 신호는 한 쌍의 NAND 게이트들(270, 272)에 접속된 출력들을 갖는 한 쌍의 NAND 게이트들(260, 262)에 직접 인가된다. NAND 게이트들(260, 262)은 NAND 게이트들(230, 234)과 동일한 방식으로 기능하고, NAND 게이트들(270, 272)들은 NAND 게이트들(240, 242)과 동일한 방식으로 플립플롭으로서 기능한다. 따라서, NAND 게이트들(260, 262)은 상승 에지(즉, 클럭 신호의 "저에서 고로의 전이")에서 인에이블되어, NAND 게이트들(240, 242)로부터의 출력의 반전이 NAND 게이트들(270, 272)에 인가된다. 데이터 신호가 클럭 신호의 이전 하강 에지에서 논리 "1"이었다면, NAND 게이트(242)의 출력에서의 논리 "0"은 NAND 게이트(262)의 출력이 클럭 신호의 상승 에지에서 하이가 되도록 한다. 이와 반대로, NAND 게이트(240)의 출력에서의 논리 "1"은 NAND 게이트(260)가 논리 "0"을 출력하도록 함으로써, NAND 게이트들(270, 272)로 형성된 플립플롭을 리셋시킨다. NAND 게이트(270)는 한 쌍의 인버터들(278, 280)에 의해 2번 반전된 후에 논리 "1"이 되는 논리 "1"을 출력한다. 데이터 신호가 클럭 신호의 하강 에지에서 논리 "0"이었다면, 논리 "0"은 클럭 신호의 다음 상승 에지에서 인버터(280)를 통해 시프트된다. 요약하면, 데이터는 클럭 신호의 하강 에지에서 시프트 레지스터로 시프트되고, 동일한 데이터가 클럭 신호의 후속 상승 에지에서 레지스터 밖으로 시프트된다.In addition, the clock signal is applied directly to a pair of NAND gates 260 and 262 having outputs coupled to a pair of NAND gates 270 and 272. NAND gates 260 and 262 function in the same manner as NAND gates 230 and 234 and NAND gates 270 and 272 function as flip-flops in the same manner as NAND gates 240 and 242 . Thus, NAND gates 260 and 262 are enabled at the rising edge (i.e., " low to high transition " of the clock signal) such that the inversion of the output from NAND gates 240 and 242 causes NAND gates 270, and 272, respectively. A logic " 0 " at the output of NAND gate 242 causes the output of NAND gate 262 to go high on the rising edge of the clock signal if the data signal was a logic " 1 " at the previous falling edge of the clock signal. Conversely, a logic " 1 " at the output of NAND gate 240 causes the NAND gate 260 to output a logic " 0 ", thereby resetting the flip-flop formed by NAND gates 270 and 272. NAND gate 270 outputs a logic " 1 " that is a logic " 1 " after being inverted twice by a pair of inverters 278,280. If the data signal was a logic " 0 " at the falling edge of the clock signal, a logic " 0 " is shifted through the inverter 280 at the next rising edge of the clock signal. In summary, the data is shifted to the shift register at the falling edge of the clock signal and the same data is shifted out of the register at the subsequent rising edge of the clock signal.
도 7 내지 도 9에 도시된 샘플링 회로들(140)의 동작은 0°클럭 신호를 수신하는 레지스터(150h)에 대해 도 10을 참조하여 설명한다. 회로(150h)에 대한 enn 인에이블 입력은 90°클럭 신호를 수신하고, enp 인에이블 입력은 반전 신호, 즉, 270°클럭 신호를 수신한다. 따라서, 시간(t1)에서, 데이터 신호의 샘플이 취해져 캐패시터(220)에서 저장된다. 그 후, 시간(t2)에서 0°클럭의 트레일링 에지에서, 캐패시터(220)에 저장된 샘플은 회로(158h)의 시프트 레지스터(208)로 래치된다. 시간(t3)에서 0°클럭의 다음 리딩 에지에서, 데이터는 회로(150h)의 시프트 레지스터(208)의 출력에 래치된다. 시간(t4)에서, 데이터 신호의 다른 샘플이 취해진다. 시간(t5)에서, 시간(t4)에 취해진 제 2 샘플은 회로(150h)의 시프트 레지스터(208)로 래치되고, 시간(t1)에 취해진 제 1 샘플은 제 2 시프트 레지스터(208)로 래치된다. 각 세트의 시프트 레지스터들(208)의 동작은 데이터가 최종 시프트 레지스터로 직렬로 시프트될 때까지 상술한 바와 같이 진행된다.The operation of the sampling circuits 140 shown in Figs. 7 to 9 will be described with reference to Fig. 10 for the register 150h which receives the 0 [deg.] Clock signal. The enn enable input to circuit 150h receives a 90 ° clock signal and the enp enable input receives an inverted signal, that is, a 270 ° clock signal. Thus, at time t 1 , a sample of the data signal is taken and stored in capacitor 220. Thereafter, at the trailing edge of 0 ° clock at time t 2 , the sample stored in capacitor 220 is latched into shift register 208 of circuit 158h. At the next leading edge of the 0 ° clock at time t 3 , the data is latched to the output of shift register 208 of circuit 150h. At time t4, another sample of the data signal is taken. At time t 5 the second sample taken at time t 4 is latched into shift register 208 of circuit 150h and the first sample taken at time t 1 is latched into second shift register 208, . The operation of each set of shift registers 208 proceeds as described above until the data is serially shifted into the final shift register.
도 7에 도시된 모든 회로의 동작은 도 11의 타이밍도에 도시되어 있다. 클럭 신호들을 나타낸 것 외에, 도 11의 타이밍도는 샘플링 및 레지스터 회로들(150)에 인가된 디지털 데이터 신호뿐만 아니라 회로들(150)의 제 1 시프트 레지스터(208)로부터 출력된 데이터를 도시한다. 시프트 레지스터들(208)로부터 출력된 신호들은시프트 레지스터(208)들을 통한 전파 신호의 지연으로 인해 클럭 신호의 상승 에지로부터 지연된다.The operation of all the circuits shown in Fig. 7 is shown in the timing diagram of Fig. 11 shows the data output from the first shift register 208 of the circuits 150, as well as the digital data signal applied to the sampling and register circuits 150. The timing diagram of FIG. The signals output from the shift registers 208 are delayed from the rising edge of the clock signal due to the delay of the propagation signal through the shift registers 208. [
따라서, 본 발명의 샘플링 시스템은 비교적 느린 레이트를 이용하여 상당히 높은 레이트의 속도로 아날로그 또는 디지털 데이터를 샘플링할 수 있는 것뿐만 아니라, 비교적 저주파수에서 동작하는 샘플링 회로들을 나타낸다. 본 발명의 특정 실시예들이 본 명세서에서 설명의 목적으로 기술되었지만, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형예들이 행해질 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예를들어, 데이터 신호들이 샘플 및 홀드 회로들에 의해 샘플링되는 것으로 설명되었지만, 서로 동위상(in phase)으로 상이한 각각의 클럭들에 의해 인에이블되는 다중 메모리 장치들과 같은 다른 장치가 이용될 수도 있다는 것을 이해해야 한다. 이러한 경우에, 다수의 샘플들을 저장하기 위해 시프트 레지스터들을 이용하는 대신에 상이한 위상 클럭 신호들에 의해 클럭킹된 각 카운터들은 연속하는 어드레스들에 각각의 샘플들을 저장하기 위해 메모리를 어드레스하는데 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허 청구에 의해서만 제한된다.Thus, the sampling system of the present invention represents sampling circuits operating at relatively low frequencies, as well as being able to sample analog or digital data at a significantly higher rate using a relatively slow rate. Although specific embodiments of the invention have been described herein for purposes of illustration, it will be appreciated that various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. For example, although data signals are described as sampled by sample and hold circuits, other devices, such as multiple memory devices, enabled by respective clocks that are different in phase with each other may be used . In this case, instead of using shift registers to store multiple samples, each of the counters clocked by the different phase clock signals can be used to address the memory to store each of the samples in consecutive addresses. Accordingly, the invention is limited only by the appended claims.
그러므로, 본 발명의 샘플링 시스템은 상당히 빠른 속도로 아날로그 또는 디지털 데이터를 비교적 느린 속도를 이용하여 샘플할 뿐 만 아니라, 비교적 낮은 주파수에서 동작하는 샘플링 회로를 샘플시킬 수 있다. 본 발명의 특정한 실시예가 설명할 목적으로 기술하였지만, 본 발명의 의의 및 범위를 벗어나지 않고서도 여러 가지 변형이 행해질 수 있다. 예를 들어, 데이터 신호가 샘플 및 홀드 회로에 의해 샘플되는 것으로 도시되었지만, 서로가 동상(in phase)으로 다른 각각의 클럭에 의해 인에이블된 다중 메모리 장치와같은 그 밖의 다른 장치가 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이러한 경우에, 다수의 샘플을 저장하기 위해 쉬프트 레지스터를 이용하는 대신에 상이한 위상 클럭 신호에 의해 클럭된 각각의 카운터는 후속 어드레스내에 각각의 샘플을 저장하기 위한 메모리를 어드레스하는데 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허 청구에 의해서만 제한된다.Therefore, the sampling system of the present invention not only samples analog or digital data at a relatively high speed, but also samples a sampling circuit operating at a relatively low frequency. Although specific embodiments of the invention have been described for illustrative purposes, various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. For example, although data signals are shown sampled by sample and hold circuits, other devices such as multiple memory devices enabled by different clocks in phase with each other may be used It should be understood. In this case, instead of using a shift register to store multiple samples, each counter clocked by a different phase clock signal can be used to address a memory for storing each sample in a subsequent address. Accordingly, the invention is limited only by the appended claims.
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